1。5 本文设计内容

本次以工业洗衣机为研究对象,采用可编程控制器作为系统控制核心,结合 变频控制技术,选择满足实际需求的元器件,形成一套完整的工业洗衣机控制系 统。主要包含工业洗衣机电气原理介绍、电气元件选择、系统电气图设计、程序 设计等工作。

2 系统概述

2。1 设计任务及要求

设计任务: 确定全自动洗衣机类型;查阅期刊及相关文学资料,积累知识,充分了解工

业洗衣机的工作过程及电气原理;对工业洗衣机结构进行合理分解,并一一了解; 仔细落实工业洗衣机所有元器件构成;查阅相关选型手册,选择性价比最高

的,且能满足工业洗衣机要求的元器件;能够把各元器件进行组合连接,形成一 套完整的工业洗衣机电气控制图;反复推敲控制图的控制流程以及存在的控制方 式等,确保能够顺利实现洗衣机全自动控制,形成可编程控制器控制点表;结合 工业洗衣机工作过程、电气原理、控制方式等,利用可编程控制器编程软件,逐 步编写控制指令或梯形图;利用可编程控制器仿真软件,结合电气控制图,对所 编写可编程控制器程序进行逐一仿真,确保程序能够实现全自动洗衣[3]。

设计要求:

(1)所设计电气控制图及编写的可编程控制程序能够实现全自动洗衣;

(2)设计出系统工作流程图及各控制环节流程图;

(3)形成系统控制 I/O 点表;

(4)画出系统接线图;

(5)形成完整的可编程控制程序指令集或梯形图。

2。2 系统方案

我选择工业波轮自动洗衣机为研究对象,其电气控制系统由排水电磁阀、进 水阀、水位开关、电机、安全开关、功能选择开关和类似控制器,自动洗衣机可 称为“自动”,因为它的整个工作过程是由控制器自动控制的。

系统解决方案如下图 2-1 所示,我使用西门子 S7-200 系列 PLC 作为控制核心, 通过 PLC 控制变频器,实现工业洗衣机电机速度控制。利用主令电器,如模式选 择开关、按钮开关检测开关和控制信号输入到 PLC 可编程控制器[4],可编程控制 器按照程序指令要求,控制电磁阀水引流操作,按照流程控制电机换向继电器开 关转换器,系统配置的模拟量输出模块把模拟信号输出到变频器,最终实现对电 机转速的自动控制。

 洗衣机主体结构图

上图 2-1 中,控制核心为 PLC,它包含 CPU 处理单元,输入输出单元:

CPU 处理单元:

与日常电脑的 CPU 是一样的,CPU 在 PLC 在系统中,它相当于人的神经中 枢环节,是 PLC 系统的控制中枢,它能够按照 PLC 控制系统[5]编写的程序指令要 求的功能进行接收并存储数据,也能够检查 PLC 控制系统的电源、存储器、输入 输出模块以及相关定时器计数器状态,还能够诊断用户编写程序指令存在的问题。

本次设计的 CPU,不仅能够接收主令电器如转换开关、按钮等信号,同时能 够获取扩展模块 PLC 输入模块[6]EM221 与 PLC 输出模块 EM232 信号,而且可以 与变频器保持实时通信,实现对洗衣机电机的精准控制。

输入单元: 作为中间单元,把被控制对象送来的开关信号,经过光电隔离,然后在把电

平转换为 CPU 处理单元能够识别处理的 TTL 电平,反馈至 CPU 存储系统内。主 要分输入信号处理、光电隔离、信号锁存、地址译码、逻辑控制等几部分。

本次设计输入单元,一部分为 CPU222 自带模块、一部分为扩展模块 EM221, 在本次系统中,主要完成对转换开关、按钮开关、检测开关等状态信号实时采集, 传输至 CPU 处理单元,参与流程控制。

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